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JP2014149639A - Startup circuit, semiconductor device, and method of starting semiconductor device - Google Patents

Startup circuit, semiconductor device, and method of starting semiconductor device Download PDF

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JP2014149639A JP2013017548A JP2013017548A JP2014149639A JP 2014149639 A JP2014149639 A JP 2014149639A JP 2013017548 A JP2013017548 A JP 2013017548A JP 2013017548 A JP2013017548 A JP 2013017548A JP 2014149639 A JP2014149639 A JP 2014149639A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a startup circuit, a semiconductor device, and a method of starting the semiconductor device, in which a constant current generation circuit can be reliably started in an automatic startup method and unnecessary current can be prevented from flowing after the startup is complete.SOLUTION: When a detection circuit 20 detects an operation failure of a bias circuit 12, a startup circuit 14 controls the potential of a gate of a PMOS transistor P3 of a supply element 22 according to the sum of the off-resistance of a PMOS transistor P4, the on-resistance of an NMOS transistor N3, the on-resistance of a PMOS transistor P5, and the off-resistance of a PMOS transistor P6. When the bias circuit 12 causes the operation failure, the startup circuit 14 controls the on and off of the PMOS transistor P3 so as to supply a startup current to the bias circuit 12, thereby enabling the bias circuit 12 to reliably being started.

Description

本発明は、起動回路、半導体装置、及び半導体装置の起動方法に関するものである。   The present invention relates to a startup circuit, a semiconductor device, and a startup method of a semiconductor device.

従来から、システム(マイコンやLSI等)では、基準電流発生回路(以下、バイアス回路という。)が用いられている。このようはバイアス回路の具体的例としては、例えば、図6及び図7に示すバイアス回路が挙げられる。   Conventionally, a reference current generating circuit (hereinafter referred to as a bias circuit) is used in a system (such as a microcomputer or LSI). Specific examples of such a bias circuit include, for example, the bias circuits shown in FIGS.

システムの外部から起動信号が入力可能な場合は、当該起動信号によってバイアス回路を起動させる回路手法を用いることができるが、使用環境や諸条件等によっては、動作不発を起こす場合がある。   When a start signal can be input from the outside of the system, a circuit method for starting the bias circuit by using the start signal can be used. However, depending on the use environment, various conditions, etc., the operation may not occur.

また例えば、バイアス回路がシステムのメイン電源回路等に用いられた場合は、メイン電源回路が起動しなければシステムからの信号を得ることが出来ない。   Further, for example, when the bias circuit is used in a system main power supply circuit or the like, a signal from the system cannot be obtained unless the main power supply circuit is activated.

そのため、一般的に、バイアス回路において、電源投入時若しくは、当該電源投入後にバイアス回路の動作不発を防ぐために起動回路を搭載することが行われている。また、起動回路を搭載することは、近年の低消費電流化の傾向からもその需要性を帯びている。   For this reason, in general, in a bias circuit, a start-up circuit is mounted at the time of power-on or after the power-on to prevent the bias circuit from failing to operate. In addition, mounting a start-up circuit is in demand from the recent trend of lower current consumption.

また、今後、多電源から単電源化が進むにつれて、システムと外部インターフェースとの電圧レベルが異なることにより、外部から起動信号を得ることが難しくなることが懸念される。また、システムにおいても、単電源化の影響により、電源回路を内蔵することが求められる。   Moreover, there is a concern that it will be difficult to obtain an activation signal from the outside due to the difference in voltage level between the system and the external interface as the number of power sources increases from that of a single power source in the future. Also in the system, it is required to incorporate a power supply circuit due to the influence of a single power supply.

そのため、バイアス回路には、自動起動法式の起動回路が必要とされており、このような起動回路をバイアス回路に搭載した自動起動方式の半導体装置として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。   For this reason, an automatic startup method type startup circuit is required for the bias circuit. As an automatic startup type semiconductor device in which such a startup circuit is mounted on the bias circuit, for example, the technique disclosed in Patent Document 1 is known. It has been.

特開2011−118532号公報JP 2011-118532 A

しかしながら、自動起動方式の起動回路を用いた場合でも、上記と同様に、動作不発を起こす場合がある。例えば、起動回路やバイアス回路の素子のバラツキ等の影響により、動作不発を起こす場合がある。   However, even when an automatic startup type startup circuit is used, operation failure may occur as described above. For example, an operation failure may occur due to the influence of variations in elements of the starting circuit and the bias circuit.

また、起動完了後もバイアス回路の起動に用いられた起動電流が流れ続けてしまい、不要な電流が流れる可能性がある。   Further, even after the start-up is completed, the start-up current used for starting the bias circuit continues to flow, and unnecessary current may flow.

本発明は、自動起動方式において確実に定電流発生回路の起動を行うと共に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制することができる、起動回路、半導体装置、及び半導体装置の起動方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a startup circuit, a semiconductor device, and a startup method of a semiconductor device that can reliably start up a constant current generation circuit in an automatic startup system and can suppress an unnecessary current from flowing after the startup is completed. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明の起動回路は、制御端子を備え、該制御端子に印加された電圧に応じて定電流発生回路に起動電流を供給する供給素子と、前記供給素子の制御端子に接続される制御ノードと第1電位部分との間に接続された第1素子、及び前記制御ノードと前記第1電位部分と異なる第2電位部分との間に接続された複数の第2素子を備え、前記供給素子による前記起動電流の供給を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記定電流発生回路が第1の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗が、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも大きく、また、前記定電流発生回路が第2の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗が、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも小さい。   In order to achieve the above object, a starting circuit of the present invention includes a control terminal, a supply element that supplies a starting current to a constant current generating circuit according to a voltage applied to the control terminal, and a control of the supply element A first element connected between the control node connected to the terminal and the first potential portion; and a plurality of second elements connected between the control node and a second potential portion different from the first potential portion. And a control unit that controls supply of the starting current by the supply element, and the control unit has an element resistance of the first element when the constant current generation circuit is in a first power state. Is larger than the sum of the element resistances of the plurality of second elements, and when the constant current generation circuit is in the second power supply state, the element resistance of the first element is Is smaller than the sum of the element resistances.

また、本発明の半導体装置は、定電流発生回路と、本発明の起動回路と、を備える。   The semiconductor device of the present invention includes a constant current generating circuit and a starting circuit of the present invention.

また、本発明の半導体装置の起動方法は、制御端子を備え、該制御端子に印加された電圧に応じて定電流発生回路に起動電流を供給する供給素子と、前記供給素子の制御端子に接続される制御ノードと第1電位部分との間に接続された第1素子、及び前記制御ノードと前記第1電位部分と異なる第2電位部分との間に接続された複数の第2素子を備え、前記供給素子による前記起動電流の供給を制御する制御部と、を備えた半導体装置の起動方法であって、前記定電流発生回路が第1の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗を、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも大きくし、前記供給素子により前記定電流発生回路に前記起動電流を供給する工程と、前記定電流発生回路が第2の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗を、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも小さくし、前記供給素子による前記起動電流の供給を停止する工程と、を備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for starting a semiconductor device, comprising: a control terminal; a supply element that supplies a start-up current to a constant current generation circuit according to a voltage applied to the control terminal; A first element connected between the control node and the first potential portion, and a plurality of second elements connected between the control node and a second potential portion different from the first potential portion. And a controller for controlling the supply of the startup current by the supply element, wherein the constant current generation circuit is in the first power supply state when the constant current generation circuit is in the first power supply state. A step of supplying a starting current to the constant current generation circuit by the supply element, wherein the resistance is greater than a sum of element resistances of the plurality of second elements; In this case, the element resistance of the first element is Smaller than the sum of the respective element resistance of the plurality of second devices, and a step of stopping the supply of the starting current by the supply device.

本発明によれば、自動起動方式において確実に定電流発生回路の起動を行うと共に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to reliably start the constant current generating circuit in the automatic starting method and to suppress an unnecessary current from flowing after the starting is completed.

第1の実施例の半導体装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of a semiconductor device of the 1st example. 第2の実施例の半導体装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the semiconductor device of a 2nd Example. 第3の実施例の半導体装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the semiconductor device of a 3rd Example. 第4の実施例の半導体装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the semiconductor device of a 4th Example. 半導体装置のその他の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of a semiconductor device. バイアス回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a bias circuit. バイアス回路のその他の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of a bias circuit. 図6に示したバイアス回路に従来の起動回路を適用した比較例の半導体装置の一例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor device of a comparative example in which a conventional startup circuit is applied to the bias circuit shown in FIG. 6. 図7に示したバイアス回路に従来の起動回路を適用した比較例の半導体装置の一例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor device of a comparative example in which a conventional startup circuit is applied to the bias circuit shown in FIG. 7.

以下では、図面を参照して、本実施の形態に係る実施例を詳細に説明する。
(第1の実施例)
まず、本実施例の半導体装置の構成について説明する。図1には、本実施例の半導体装置の一例の回路図を示す。図1に示すように本実施例の半導体装置10は、バイアス回路12及び起動回路14を備えている。
Hereinafter, examples according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described. FIG. 1 shows a circuit diagram of an example of the semiconductor device of this embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 of this embodiment includes a bias circuit 12 and a starting circuit 14.

本実施例のバイアス回路12は、PMOSトランジスタP1、PMOSトランジスタP2、NMOSトランジスタN1、NMOSトランジスタN2、及び抵抗R1を備えている。   The bias circuit 12 of this embodiment includes a PMOS transistor P1, a PMOS transistor P2, an NMOS transistor N1, an NMOS transistor N2, and a resistor R1.

PMOSトランジスタP1のソースは電源Vddに接続されており、ドレインはNMOSトランジスタN1のドレインに接続されている。また、PMOSトランジスタP2のソースは電源Vddに接続されており、ドレインはNMOSトランジスタN2のドレインに接続されている。PMOSトランジスタP1のゲート及びPMOSトランジスタP2のゲートは、互いに接続されている。また、各ゲートは、検出ノードとして機能するノードvpにより、PMOSトランジスタP1とNMOSトランジスタN1との間に接続されている。   The source of the PMOS transistor P1 is connected to the power supply Vdd, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor N1. The source of the PMOS transistor P2 is connected to the power supply Vdd, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor N2. The gate of the PMOS transistor P1 and the gate of the PMOS transistor P2 are connected to each other. Each gate is connected between the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N1 by a node vp that functions as a detection node.

NMOSトランジスタN1のソースは抵抗R1を介してグランドGNDに接続されており、ドレインはPMOSトランジスタP1のドレインに接続されている。また、NMOSトランジスタN2のソースはグランドGNDに接続されており、ドレインはPMOSトランジスタP2のドレインに接続されている。NMOSトランジスタN1のゲート及びNMOSトランジスタN2のゲートは、互いに接続されている。また、各ゲートは、検出ノードとして機能するノードvnにより、PMOSトランジスタP2とNMOSトランジスタN2との間に接続されている。   The source of the NMOS transistor N1 is connected to the ground GND via the resistor R1, and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor P1. The source of the NMOS transistor N2 is connected to the ground GND, and the drain is connected to the drain of the PMOS transistor P2. The gate of the NMOS transistor N1 and the gate of the NMOS transistor N2 are connected to each other. Each gate is connected between the PMOS transistor P2 and the NMOS transistor N2 by a node vn functioning as a detection node.

バイアス回路12は、NMOSトランジスタN1及びNMOSトランジスタN2のソース−ゲート間電位差と抵抗R1とによって、基準電流Iref1と基準電流Iref2とが等しくなるような基準電流を発生する。   The bias circuit 12 generates a reference current that makes the reference current Iref1 and the reference current Iref2 equal by the potential difference between the source and gate of the NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N2 and the resistor R1.

バイアス回路12は、このような状態を動作安定点とした基準電流Iref1及び基準電流Iref2を発生する。しかしながらバイアス回路12は、Iref1=Iref2=0の状態(基準電流が流れない状態)での動作安定点も持っている。具体的には、NMOSトランジスタN1及びNMOSトランジスタN2のゲート−ソース間電圧の差が無い状態において、基準電流が発生しない、Iref1=Iref2=0の動作安定点となってしまう。   The bias circuit 12 generates a reference current Iref1 and a reference current Iref2 with such a state as an operation stable point. However, the bias circuit 12 also has an operation stable point in a state where Iref1 = Iref2 = 0 (a state where no reference current flows). Specifically, in a state where there is no difference between the gate-source voltages of the NMOS transistor N1 and the NMOS transistor N2, a reference current is not generated, and an operation stable point of Iref1 = Iref2 = 0 is obtained.

一方、起動回路14は、検知回路20及び供給素子22を含んでいる。   On the other hand, the activation circuit 14 includes a detection circuit 20 and a supply element 22.

供給素子22は、バイアス回路12へ起動電流を流す機能を有する素子であり、本実施例では、PMOSトランジスタP3を用いている。PMOSトランジスタP3のソースは、電源Vddに接続されており、ドレインは、バイアス回路12のノードvnに接続されている。また、PMOSトランジスタP3のゲートは、ノードvsにより、検知回路20に接続されている。本実施例では、当該ノードvsが、供給素子22による起動電流の流入を制御する制御ノードとして機能する。   The supply element 22 is an element having a function of flowing a starting current to the bias circuit 12, and in the present embodiment, a PMOS transistor P3 is used. The source of the PMOS transistor P3 is connected to the power supply Vdd, and the drain is connected to the node vn of the bias circuit 12. The gate of the PMOS transistor P3 is connected to the detection circuit 20 by the node vs. In the present embodiment, the node vs functions as a control node that controls the inflow of the starting current by the supply element 22.

検知回路20は、バイアス回路12の電源状態(電位)状態を検知して、検知した電圧に応じて供給素子22による起動電流の流入を制御する機能を有している。本実施例の検知回路20は、電源VddとグランドGNDとの間に、PMOSトランジスタP4、NMOSトランジスタN3、PMOSトランジスタP5、及びPMOSトランジスタP6が直列に接続されている。PMOSトランジスタP4は、ソースが電源電圧Vddに接続されており、ドレインがノードvsに接続されている。また、PMOSトランジスタP4のドレインは、NMOSトランジスタN3のドレインに接続されている。   The detection circuit 20 has a function of detecting the power supply state (potential) state of the bias circuit 12 and controlling inflow of the starting current by the supply element 22 according to the detected voltage. In the detection circuit 20 of this embodiment, a PMOS transistor P4, an NMOS transistor N3, a PMOS transistor P5, and a PMOS transistor P6 are connected in series between the power supply Vdd and the ground GND. The PMOS transistor P4 has a source connected to the power supply voltage Vdd and a drain connected to the node vs. The drain of the PMOS transistor P4 is connected to the drain of the NMOS transistor N3.

NMOSトランジスタN3のドレインは、ノードvsに接続されており、ソースは、PMOSトランジスタP5のソースに接続されている。PMOSトランジスタP4のゲート、及びNMOSトランジスタN3のゲートは、バイアス回路12のノードvpに接続されている。   The drain of the NMOS transistor N3 is connected to the node vs, and the source is connected to the source of the PMOS transistor P5. The gate of the PMOS transistor P4 and the gate of the NMOS transistor N3 are connected to the node vp of the bias circuit 12.

PMOSトランジスタP5のソースはNMOSトランジスタN3のソースに接続されている。PMOSトランジスタP6のドレインはグランドGNDに接続されている。PMOSトランジスタP5のドレインとPMOSトランジスタP6のソースとは、ノードvsを介して接続されている。また、PMOSトランジスタP5のゲートは、バイアス回路12のノードvnに接続されている。PMOSトランジスタP6のゲートは、ノードvs2により、NMOSトランジスタN3とPMOSトランジスタP5との間に接続されている。   The source of the PMOS transistor P5 is connected to the source of the NMOS transistor N3. The drain of the PMOS transistor P6 is connected to the ground GND. The drain of the PMOS transistor P5 and the source of the PMOS transistor P6 are connected via a node vs. The gate of the PMOS transistor P5 is connected to the node vn of the bias circuit 12. The gate of the PMOS transistor P6 is connected between the NMOS transistor N3 and the PMOS transistor P5 by the node vs2.

バイアス回路12のノードvpに接続された上記各ゲート、及びノードvnに接続されたゲートがバイアス回路12の電源状態(電位)を検知するための起動検知端子として機能する。   The gates connected to the node vp of the bias circuit 12 and the gate connected to the node vn function as activation detection terminals for detecting the power supply state (potential) of the bias circuit 12.

次に本実施例の半導体装置10の動作について説明する。   Next, the operation of the semiconductor device 10 of this embodiment will be described.

まず、起動時に動作不発である、基準電流Iref=基準電流Iref2=0の状態での動作安定点となってしまう場合について説明する。なお、本実施例では、バイアス回路12が動作せず、基準電流Iref=基準電流Iref2=0の状態を「動作不発」という。   First, a description will be given of a case where an operation stable point is obtained in a state where reference current Iref = reference current Iref2 = 0, which is an operation failure at start-up. In this embodiment, the state in which the bias circuit 12 does not operate and the reference current Iref = reference current Iref2 = 0 is referred to as “operation failure”.

この場合は、ノードvpの電位は、電源レベル(Vdd)となる。ノードvnの電位は、グランドレベル(GND)となる。   In this case, the potential of the node vp is the power supply level (Vdd). The potential of the node vn is at the ground level (GND).

ノードvpが電源レベル(Vdd)であるため、PMOSトランジスタP4はオフ状態となり、非常に大きなオフ抵抗となる。   Since the node vp is at the power supply level (Vdd), the PMOS transistor P4 is turned off, resulting in a very large off resistance.

ノードvpが電源レベル(Vdd)であるため、NMOSトランジスタN3はオン状態となる。また、ノードvnはグランドレベル(GND)であるため、PMOSトランジスタP5はオン状態となる。NMOSトランジスタN3及びPMOSトランジスタP5は、小さいオン抵抗となる。   Since the node vp is at the power supply level (Vdd), the NMOS transistor N3 is turned on. Further, since the node vn is at the ground level (GND), the PMOS transistor P5 is turned on. The NMOS transistor N3 and the PMOS transistor P5 have a small on-resistance.

MOSトランジスタN3及びPMOSトランジスタP5がオン状態であるため、PMOSトランジスタP6はオフ状態である。ゲートが接続されたノードvs2の電位と、ソースが接続されたノードvs3の電位とは、ほとんどグランドレベル(GND)である。そのため、PMOSトランジスタP6では、ゲート電圧Vg≒ソース電圧Vs≒ドレイン電圧Vd≒GNDとなる。従って、PMOSトランジスタP6のオフ抵抗は、PMOSトランジスタP4のオフ抵抗よりも小さい。   Since the MOS transistor N3 and the PMOS transistor P5 are on, the PMOS transistor P6 is off. The potential of the node vs2 to which the gate is connected and the potential of the node vs3 to which the source is connected are almost at the ground level (GND). Therefore, in the PMOS transistor P6, the gate voltage Vg≈the source voltage Vs≈the drain voltage Vd≈GND. Accordingly, the off resistance of the PMOS transistor P6 is smaller than the off resistance of the PMOS transistor P4.

ここで、PMOSトランジスタP4の素子抵抗、PMOSトランジスタP5の素子抵抗、PMOSトランジスタP6の素子抵抗、及びNMOSトランジスタN3の素子抵抗をそれぞれ、RP4、RP5、RP6、及びRN3とすると、素子抵抗の関係はRP4>RN3+RP5+RP6となる。なお、本実施例では、トランジスタ素子のオン抵抗及びオフ抵抗を総称して「素子抵抗」という。 Here, assuming that the device resistance of the PMOS transistor P4, the device resistance of the PMOS transistor P5, the device resistance of the PMOS transistor P6, and the device resistance of the NMOS transistor N3 are R P4 , R P5 , R P6 , and R N3 , respectively. The relationship of resistance is R P4 > R N3 + R P5 + R P6 . In this embodiment, the on-resistance and off-resistance of the transistor elements are collectively referred to as “element resistance”.

ノードvsの電位は、NMOSトランジスタN3及びPMOSトランジスタP5がオン状態であるため、グランドレベル(GND)に引き下げられる。ノードvsがPMOSトランジスタP3の閾値まで引き下げられると、PMOSトランジスタP3がオン状態となり、起動電流がバイアス回路12に流れる。   The potential of the node vs is lowered to the ground level (GND) because the NMOS transistor N3 and the PMOS transistor P5 are on. When the node vs is lowered to the threshold value of the PMOS transistor P3, the PMOS transistor P3 is turned on, and the starting current flows to the bias circuit 12.

このようにして供給素子22により供給された起動電流によりバイアス回路12が起動を始めると、ノードvpの電位及びノードvnの電位は、動作安定点の電位に近づく。ノードvpの動作安定点の電位は、PMOSトランジスタP1の閾値電圧Vtpに依存しており、vp=Vdd−Vtpである。ノードvnの動作安定点の電位は、NMOSトランジスタN21の閾値電圧Vtnに依存しており、vn=GND−Vtnである。   When the bias circuit 12 starts to be activated by the activation current supplied by the supply element 22 in this way, the potential of the node vp and the potential of the node vn approach the potential of the operation stable point. The potential of the operation stable point of the node vp depends on the threshold voltage Vtp of the PMOS transistor P1, and vp = Vdd−Vtp. The potential of the operation stable point of the node vn depends on the threshold voltage Vtn of the NMOS transistor N21, and vn = GND−Vtn.

ノードvpの電位が引き下げられるため、PMOSトランジスタP4はオフ状態からオン状態となり、非常に大きなオフ抵抗からオン抵抗に変化する。   Since the potential of the node vp is lowered, the PMOS transistor P4 changes from the off state to the on state, and changes from a very large off resistance to an on resistance.

これに応じて、NMOSトランジスタN3のオン抵抗及びPMOSトランジスタP5のオン抵抗は徐々に大きくなり、ノードvsの電位は、徐々に電源レベル(Vdd)に引き上げられていく。   Accordingly, the on-resistance of the NMOS transistor N3 and the on-resistance of the PMOS transistor P5 gradually increase, and the potential of the node vs is gradually raised to the power supply level (Vdd).

NMOSトランジスタN3も、PMOSトランジスタP5のオン抵抗が大きくなることによって、ゲート電圧Vgが高くなり、かつ、ノードvs2の電位もPMOSトランジスタP4によって電源レベル(Vdd)に引き上げられる。これにより、PMOSトランジスタP6のオフ抵抗が非常に大きなオフ抵抗となる。   Also in the NMOS transistor N3, the gate voltage Vg is increased by increasing the on-resistance of the PMOS transistor P5, and the potential of the node vs2 is also raised to the power supply level (Vdd) by the PMOS transistor P4. Thereby, the off resistance of the PMOS transistor P6 becomes a very large off resistance.

ここで、素子抵抗の関係はRP4<RN3+RP5+RP6となる。これにより、ノードvp及びノードvnの電位が上述した動作安定点の電位(vp=Vdd−Vtp、vn=GND−Vtn)になると、ノードvsの電位が電源レベル(Vdd)となり、PMOSトランジスタP3はオフ状態になる。PMOSトランジスタP3がオフ状態になるため、バイアス回路12には、起動電流が流れなくなる。従って、バイアス回路12の起動後、ノードvp及びノードvnが動作安定点の電位である場合は、バイアス回路12に起動電流が流れる、リーク電流の発生を抑制することができる。 Here, the relationship between the element resistances is R P4 <R N3 + R P5 + R P6 . As a result, when the potential of the node vp and the node vn becomes the potential of the above-described stable operation point (vp = Vdd−Vtp, vn = GND−Vtn), the potential of the node vs becomes the power supply level (Vdd), and the PMOS transistor P3 Turns off. Since the PMOS transistor P3 is turned off, the starting current does not flow through the bias circuit 12. Therefore, after the bias circuit 12 is activated, when the node vp and the node vn are at the potential of the operation stable point, it is possible to suppress the occurrence of a leakage current in which the activation current flows in the bias circuit 12.

従って、本実施例のバイアス回路12では、バイアス回路12が確実に起動すると共に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制し、バイアス回路12を正常に動作させることができる。   Therefore, in the bias circuit 12 of the present embodiment, the bias circuit 12 can be reliably started up, an unnecessary current can be prevented from flowing after the start-up is completed, and the bias circuit 12 can be operated normally.

なお、ノードvp及びノードvnのいずれか一方のみが上述の動作安定点の電位になり、他方が動作安定点の電位にならない場合は、NMOSトランジスタN3及びPMOSトランジスタP5のオン抵抗はいずれか一方しか大きくならない。このことから、ノードvs2の電位は、中間電位のハイインピーダンス(Hiz)が維持されて、ノードvsの電位は、電源レベル(Vdd)に引き上げられることがないため、起動電流が流れ続ける。その後、ノードvp及びノードvnの両方が動作安定点の電位となると、上述したように、起動電流が流れなくなりバイアス回路12は正常に動作する。   Note that when only one of the node vp and the node vn becomes the potential of the above-described operation stable point and the other does not become the potential of the operation stable point, only one of the on-resistances of the NMOS transistor N3 and the PMOS transistor P5 is present. Does not grow. From this, the potential of the node vs2 is maintained at the high impedance (Hiz) of the intermediate potential, and the potential of the node vs is not raised to the power supply level (Vdd), so that the starting current continues to flow. After that, when both the node vp and the node vn become the potential of the operation stable point, as described above, the starting current does not flow and the bias circuit 12 operates normally.

このように本実施例の半導体装置10の起動回路14は、検知回路20でバイアス回路12の動作不発を検知した際に、PMOSトランジスタP4のオフ抵抗と、NMOSトランジスタN3のオン抵抗、PMOSトランジスタP5のオン抵抗、及びPMOSトランジスタP6のオフ抵抗との和と、に応じて、供給素子22のPMOSトランジスタP3のゲートの電位を制御する。これにより、起動回路14は、バイアス回路12が動作不発の際に、PMOSトランジスタP3のオン及びオフを制御して、バイアス回路12に起動電流を供給することができ、バイアス回路12を確実に起動させることができる。   As described above, when the activation circuit 14 of the semiconductor device 10 according to the present embodiment detects the failure of the operation of the bias circuit 12 by the detection circuit 20, the off-resistance of the PMOS transistor P4, the on-resistance of the NMOS transistor N3, and the PMOS transistor P5 The potential of the gate of the PMOS transistor P3 of the supply element 22 is controlled according to the sum of the ON resistance of the PMOS transistor P6 and the OFF resistance of the PMOS transistor P6. As a result, when the bias circuit 12 does not operate, the starter circuit 14 can control the on / off of the PMOS transistor P3 to supply the starter current to the bias circuit 12, thereby starting the bias circuit 12 reliably. Can be made.

また、バイアス回路12が起動を完了し、vp=Vdd−Vtp、及びvn=GND−Vtnの動作安定点に至ると、PMOSトランジスタP4により、ノードvsの電位を引き上げて、起動電流の供給を停止させる。これにより、起動回路14は、バイアス回路12の起動後に、余分な起動電流が流れるのを抑制することができる。   In addition, when the bias circuit 12 completes startup and reaches an operation stable point of vp = Vdd−Vtp and vn = GND−Vtn, the PMOS transistor P4 raises the potential of the node vs and stops supplying the startup current. Let Thereby, the starting circuit 14 can suppress an excessive starting current from flowing after the bias circuit 12 is started.

さらに、起動回路14は、動作安定点であるvp=Vdd−Vtp、及びvn=GND−Vtnを検知回路20で検知しているため、バイアス回路12が完全に起動して安定状態となるまでは、起動電流は停止しない。そのため、バイアス回路12の動作不発を抑制することができる。   Furthermore, since the startup circuit 14 detects the operation stable points vp = Vdd−Vtp and vn = GND−Vtn by the detection circuit 20, until the bias circuit 12 is completely started and becomes stable. The starting current does not stop. Therefore, it is possible to suppress the operation failure of the bias circuit 12.

なお、PMOSトランジスタP6のゲートは、回路に要求される特性や製造プロセスによっては、ノードvs2ではなく、ノードvsに接続されていてもよい。   Note that the gate of the PMOS transistor P6 may be connected to the node vs instead of the node vs2 depending on the characteristics required for the circuit and the manufacturing process.

また、バイアス回路12の電源状態(電位)を検知するための起動検知端子のバイアス回路12における接続先は、本実施例に限らず、バイアス回路12の電源状態(電位)を検知できる箇所であればよい。   Further, the connection destination of the activation detection terminal for detecting the power supply state (potential) of the bias circuit 12 in the bias circuit 12 is not limited to the present embodiment, and may be a place where the power supply state (potential) of the bias circuit 12 can be detected. That's fine.

また、上記では、バイアス回路12の供給素子22であるPMOSトランジスタP3のドレインが、バイアス回路12のノードvnに接続されているが、バイアス回路12に起動電流を流せる箇所であればノードvn以外に接続されていてもよい。
(第2の実施例)
第1の実施例と異なるバイアス回路に、第1の実施例で説明した検知回路20を適用した場合について説明する。本実施例では、具体的一例として、図7に示したバイアス回路12Aに適用した場合について説明する。図2には、図6に示したバイアス回路12Aを自動起動させる半導体装置10Aの一例の回路図を示す。
In the above description, the drain of the PMOS transistor P3, which is the supply element 22 of the bias circuit 12, is connected to the node vn of the bias circuit 12. It may be connected.
(Second embodiment)
A case where the detection circuit 20 described in the first embodiment is applied to a bias circuit different from the first embodiment will be described. In this embodiment, as a specific example, a case where the present invention is applied to the bias circuit 12A shown in FIG. 7 will be described. FIG. 2 shows a circuit diagram of an example of a semiconductor device 10A that automatically activates the bias circuit 12A shown in FIG.

図2に示すように、このバイアス回路12Aは、図1に示した場合と同様に、PMOSトランジスタP1、PMOSトランジスタP2、NMOSトランジスタN1、NMOSトランジスタN2、及び抵抗R1を備えている。   As shown in FIG. 2, the bias circuit 12A includes a PMOS transistor P1, a PMOS transistor P2, an NMOS transistor N1, an NMOS transistor N2, and a resistor R1, as in the case shown in FIG.

PMOSトランジスタP1及びPMOSトランジスタP2は、図1に示したバイアス回路12と同様に接続されている。一方、NMOSトランジスタN1のゲートは、ノードvnとNMOSトランジスタN2のドレインとの間に接続されている。また、NMOSトランジスタN2のゲートは、ノードvrにより、NMOSトランジスタN1のソースと抵抗R1との間に接続されている。   The PMOS transistor P1 and the PMOS transistor P2 are connected in the same manner as the bias circuit 12 shown in FIG. On the other hand, the gate of the NMOS transistor N1 is connected between the node vn and the drain of the NMOS transistor N2. The gate of the NMOS transistor N2 is connected by a node vr between the source of the NMOS transistor N1 and the resistor R1.

バイアス回路12Aは、NMOSトランジスタN2のゲート−ソース間電圧と抵抗R1に発生する電圧(基準電流Iref1×R1)とが等しくなることによって、基準電流Iref1と基準電流Iref2とが等しくなるような基準電流を発生する。   The bias circuit 12A is configured such that the reference current Iref1 and the reference current Iref2 are equalized by equalizing the gate-source voltage of the NMOS transistor N2 and the voltage generated in the resistor R1 (reference current Iref1 × R1). Is generated.

バイアス回路12Aは、バイアス回路12と同様に、Iref1=Iref2=0の状態(基準電流が流れない状態)での動作安定点も持っている。具体的には、NMOSトランジスタN2のゲート−ソース間電圧と抵抗R1に発生する電圧(基準電流Iref1×R1)とが0Vの時に安定してしまうと、回路電流(バイアス電流)である、基準電流Iref1及び基準電流Iref2が発生しない、Iref1=Iref2=0の動作安定点となってしまう。   Similar to the bias circuit 12, the bias circuit 12A also has an operation stable point in a state where Iref1 = Iref2 = 0 (a state where a reference current does not flow). Specifically, if the gate-source voltage of the NMOS transistor N2 and the voltage generated in the resistor R1 (reference current Iref1 × R1) become stable when the voltage is 0 V, the reference current is a circuit current (bias current). Iref1 and the reference current Iref2 are not generated, and the operation becomes stable at Iref1 = Iref2 = 0.

図2に示した半導体装置10Aでは、このようなバイアス回路12Aに対して、上述したのと同様の起動回路14を設けることにより、上述と同様にして、バイアス回路12Aを確実に起動させると共に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制し、バイアス回路12Aを正常に動作させることができる。   In the semiconductor device 10A shown in FIG. 2, the bias circuit 12A is reliably started in the same manner as described above by providing the start circuit 14 similar to that described above for the bias circuit 12A. It is possible to suppress an unnecessary current from flowing after the start-up is completed and to operate the bias circuit 12A normally.

このように、本発明におけるバイアス回路の構成は、本実施例に限定されるものではなく、適切な2箇所以上の検出ノードを持ち、かつ起動回路14から起動電流を流せる適切なノードを持つものであればよい。
(第3の実施例)
本実施例では、第1の実施例で説明した半導体装置10に、PMOSトランジスタP4が動作安定点の電位に至るまでの時間を遅延させる遅延回路を備えた場合について説明する。
As described above, the configuration of the bias circuit in the present invention is not limited to this embodiment, but has two or more appropriate detection nodes and an appropriate node through which the starting current can flow from the starting circuit 14. If it is.
(Third embodiment)
In the present embodiment, a case will be described in which the semiconductor device 10 described in the first embodiment includes a delay circuit that delays the time until the PMOS transistor P4 reaches the potential of the operation stable point.

図3には、遅延回路を有する起動回路を備えた半導体装置の一例の回路図を示す。   FIG. 3 shows a circuit diagram of an example of a semiconductor device provided with a startup circuit having a delay circuit.

本実施例の半導体装置10Bは、起動回路14Bを備える。本実施例の起動回路14Bは、検知回路20、供給素子22、及び遅延回路24を備える。遅延回路24は、PMOSトランジスタP7及びNMOSトランジスタN4からなる折り返し電流ミラー回路(カレントミラー回路)と、容量素子C1とを備える。   The semiconductor device 10B according to the present embodiment includes a startup circuit 14B. The activation circuit 14B of this embodiment includes a detection circuit 20, a supply element 22, and a delay circuit 24. The delay circuit 24 includes a folded current mirror circuit (current mirror circuit) including a PMOS transistor P7 and an NMOS transistor N4, and a capacitive element C1.

PMOSトランジスタP7のソースは電源電圧Vddに接続され、NMOSトランジスタN4のソースはグランドGNDに接続されている。PMOSトランジスタP7のゲートは、検知回路20のPMOSトランジスタP4のゲートに接続されており、NMOSトランジスタN4のゲートは、バイアス回路12のノードvnに接続されている。PMOSトランジスタMP7のドレイン及びNMOSトランジスタN4のドレインは接続されている。   The source of the PMOS transistor P7 is connected to the power supply voltage Vdd, and the source of the NMOS transistor N4 is connected to the ground GND. The gate of the PMOS transistor P7 is connected to the gate of the PMOS transistor P4 of the detection circuit 20, and the gate of the NMOS transistor N4 is connected to the node vn of the bias circuit 12. The drain of the PMOS transistor MP7 and the drain of the NMOS transistor N4 are connected.

容量素子C1の一端は電源電圧Vddに接続されており、他端は、PMOSトランジスタP7とNMOSトランジスタN4との間に接続されると共に、さらに、PMOSトランジスタP4とPMOSトランジスタP7との間に接続されている。   One end of the capacitive element C1 is connected to the power supply voltage Vdd, and the other end is connected between the PMOS transistor P7 and the NMOS transistor N4, and further connected between the PMOS transistor P4 and the PMOS transistor P7. ing.

本実施例では、PMOSトランジスタP4のゲートの電位は、遅延回路24に応じて変動する。従って、遅延回路24により、PMOSトランジスタP4のゲートの電位の上昇を抑えることができる。これにより、PMOSトランジスタP4のゲートの電位が動作安定点の電位に至るまでの時間を遅延させることができる。   In the present embodiment, the potential of the gate of the PMOS transistor P4 varies according to the delay circuit 24. Therefore, the delay circuit 24 can suppress an increase in the gate potential of the PMOS transistor P4. As a result, the time until the potential of the gate of the PMOS transistor P4 reaches the potential of the operation stable point can be delayed.

従って、本実施例では、上述の各実施例と同様に、バイアス回路12を確実に起動させることができると共に、起動電流がバイアス回路12に過渡的に流れる時間を長くすることができる。   Therefore, in this embodiment, as in the above-described embodiments, the bias circuit 12 can be reliably started, and the time during which the start-up current flows transiently in the bias circuit 12 can be lengthened.

本実施例においても、ノードvnの電位が動作安定点の電位となると、NMOSトランジスタN4がオン状態、PMOSトランジスタP7がオン状態になり、PMOSトランジスタP4がオン状態を維持するため、上述の各実施例と同様に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制することができる。   Also in this embodiment, when the potential of the node vn becomes the potential of the operation stable point, the NMOS transistor N4 is turned on, the PMOS transistor P7 is turned on, and the PMOS transistor P4 is kept on. Similar to the example, it is possible to suppress an unnecessary current from flowing after the start-up is completed.

なお、容量素子C1の容量は、回路の特性や所望の遅延時間に応じて定めればよい。
(第4の実施例)
本実施例では、遅延回路のその他の一例について説明する。
Note that the capacitance of the capacitor C1 may be determined according to circuit characteristics and a desired delay time.
(Fourth embodiment)
In this embodiment, another example of the delay circuit will be described.

図4には、第3の実施例で示した遅延回路24と異なる遅延回路を有する起動回路を備えた半導体装置の一例の回路図を示す。   FIG. 4 shows a circuit diagram of an example of a semiconductor device provided with a startup circuit having a delay circuit different from the delay circuit 24 shown in the third embodiment.

本実施例の半導体装置10BC、起動回路14Cを備える。本実施例の起動回路14Cは、検知回路20、供給素子22、及び遅延回路24Cを備える。   The semiconductor device 10BC of this embodiment and a starter circuit 14C are provided. The activation circuit 14C of this embodiment includes a detection circuit 20, a supply element 22, and a delay circuit 24C.

遅延回路24Cは、複数段のPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタからなる折り返し電流ミラー回路(カレントミラー回路)を備える。図4では、X−7+1=Y4+1段の折り返しミラー回路を備えた遅延回路24Cを示している。   The delay circuit 24C includes a folded current mirror circuit (current mirror circuit) including a plurality of stages of PMOS transistors and NMOS transistors. FIG. 4 shows a delay circuit 24 </ b> C having X−7 + 1 = Y4 + 1 stage folding mirror circuits.

各段の折り返しミラー回路においてPMOSトランジスタP(P7、P8、P9・・・PX)のソースは電源電圧Vddに接続され、NMOSトランジスタN(N4、N5、N6・・・NY)のソースはグランドGNDに接続されている。PMOSトランジスタP(P7、P8、P9・・・PX)のドレインとNMOSトランジスタN(N4、N5、N6・・・NY)のドレインとは接続されている。   In the folding mirror circuit of each stage, the source of the PMOS transistor P (P7, P8, P9... PX) is connected to the power supply voltage Vdd, and the source of the NMOS transistor N (N4, N5, N6... NY) is the ground GND. It is connected to the. The drains of the PMOS transistors P (P7, P8, P9... PX) and the drains of the NMOS transistors N (N4, N5, N6... NY) are connected.

1段目のPMOSトランジスタP7のゲートは、バイアス回路12のノードvpに接続されている。nを偶数として、n段目のPMOSトランジスタPのゲートと、n+1段目のPMOSトランジスタPのゲートとは接続されている。また、n−1段目のNMOSトランジスタNのゲートとn段目のNMOSトランジスタNのゲートとは接続されている。   The gate of the first-stage PMOS transistor P7 is connected to the node vp of the bias circuit 12. With n being an even number, the gate of the n-th stage PMOS transistor P and the gate of the n + 1-th stage PMOS transistor P are connected. The gate of the (n−1) th stage NMOS transistor N and the gate of the nth stage NMOS transistor N are connected.

検知回路20のPMOSトランジスタP4のゲートは、最終段目のPMOSトランジスタPXとNMOSトランジスタNYとの間に接続されている。   The gate of the PMOS transistor P4 of the detection circuit 20 is connected between the PMOS transistor PX at the final stage and the NMOS transistor NY.

これにより、最終段目のNMOSトランジスタNYのオン及びオフは、折り返しミラー回路の段数に応じて遅延するため、PMOSトランジスタP4のゲートの電位の上昇を抑えることができる。これにより、PMOSトランジスタP4のゲートの電位が動作安定点の電位に至るまでの時間を遅延させることができる。   As a result, the ON and OFF of the NMOS transistor NY at the final stage is delayed in accordance with the number of stages of the folding mirror circuit, so that an increase in the potential of the gate of the PMOS transistor P4 can be suppressed. As a result, the time until the potential of the gate of the PMOS transistor P4 reaches the potential of the operation stable point can be delayed.

従って、本実施例では、上述の各実施例と同様に、バイアス回路12を確実に起動させることができると共に、起動電流がバイアス回路12に過渡的に流れる時間を長くすることができる。   Therefore, in this embodiment, as in the above-described embodiments, the bias circuit 12 can be reliably started, and the time during which the start-up current flows transiently in the bias circuit 12 can be lengthened.

なお、遅延回路24Cの各段は、半導体装置10C内に分散して配置してもよい。   Note that each stage of the delay circuit 24C may be distributed in the semiconductor device 10C.

また、遅延回路24Cの段数は、回路の特性や所望の遅延時間に応じて定めればよい。さらに、回路の特性や所望の遅延時間に応じて、遅延回路24Cの段数を切り替えるようにしてもよい。   The number of stages of the delay circuit 24C may be determined according to circuit characteristics and a desired delay time. Furthermore, the number of stages of the delay circuit 24C may be switched in accordance with circuit characteristics and a desired delay time.

また、上記第3の実施例及び第4の実施例では、遅延回路を起動回路内に設けたが、半導体装置内に設けられた折り返しミラー回路を共用させてもよい。バイアス回路から半導体装置内の各ブロックの回路へ適切な電流を供給する為にミラー比(入力電流に対して出力電流を調整することができる比率)を変えた折り返しミラー回路が複数段接続された半導体装置が、一般的に用いられる場合がある。このような場合では、これらの折り返しミラー回路を遅延回路として共用させてもよい。
(比較例1)
比較例として、バイアス回路12、及びバイアス回路12Aに対して外部から起動信号を入力する方式について説明する。
In the third and fourth embodiments, the delay circuit is provided in the starting circuit. However, the folding mirror circuit provided in the semiconductor device may be shared. In order to supply an appropriate current from the bias circuit to the circuit of each block in the semiconductor device, a plurality of folding mirror circuits with different mirror ratios (ratio of adjusting the output current to the input current) are connected. A semiconductor device may be generally used. In such a case, these folding mirror circuits may be shared as a delay circuit.
(Comparative Example 1)
As a comparative example, a method of inputting an activation signal from the outside to the bias circuit 12 and the bias circuit 12A will be described.

外部から起動信号を入力する方式の場合は、各々バイアス回路12、及びバイアス回路12Aのノード電圧を検知していない為に、使用環境や諸条件等によって、起こり得る不足の動作不発があっても再度起動信号を入力させることがないため、再起動することがない。従って、バイアス回路12、及びバイアス回路12Aを確実に起動させられず、安定動作させられない場合がある。   In the case of a system in which an activation signal is input from the outside, since the node voltages of the bias circuit 12 and the bias circuit 12A are not detected, there may be insufficient operation failure that may occur depending on the use environment and various conditions. Since the activation signal is not input again, it is not restarted. Accordingly, there are cases where the bias circuit 12 and the bias circuit 12A cannot be reliably started and cannot be stably operated.

また、バイアス回路12、及びバイアス回路12Aを起動させるためには、確実に起動して動作安定点の電位に達するまで、起動信号を入力しつづけねばならない。
(比較例2)
比較例としてバイアス回路12、及びバイアス回路12Aに対して、従来の自動起動方式の起動回路を適用した場合について説明する。図8には、図6に示したバイアス回路12に従来の起動回路を適用した場合の一例の回路図を示す。図9には、図7に示したバイアス回路12Aに従来の起動回路を適用した場合の一例の回路図を示す。
In order to activate the bias circuit 12 and the bias circuit 12A, the activation signal must be continuously input until the bias circuit 12 and the bias circuit 12A are reliably activated and reach the potential of the operation stable point.
(Comparative Example 2)
As a comparative example, a case where a conventional automatic startup system startup circuit is applied to the bias circuit 12 and the bias circuit 12A will be described. FIG. 8 shows a circuit diagram of an example in the case where a conventional startup circuit is applied to the bias circuit 12 shown in FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing an example in which a conventional starter circuit is applied to the bias circuit 12A shown in FIG.

図8に示した半導体装置100の起動回路114は、検知回路120及び供給素子122を備えている。供給素子122は、PMOSトランジスタP3を備えている。検知回路120は、PMOSトランジスタP4及びNMOSトランジスタN3を備えている。   The activation circuit 114 of the semiconductor device 100 illustrated in FIG. 8 includes a detection circuit 120 and a supply element 122. The supply element 122 includes a PMOS transistor P3. The detection circuit 120 includes a PMOS transistor P4 and an NMOS transistor N3.

図9に示した半導体装置100Aの起動回路114Aは、検知回路120A及び供給素子122Aを備えている。供給素子122Aは、NMOSトランジスタN3を備えている。検知回路120Aは、PMOSトランジスタP3及びNMOSトランジスタN4を備えている。   The activation circuit 114A of the semiconductor device 100A illustrated in FIG. 9 includes a detection circuit 120A and a supply element 122A. The supply element 122A includes an NMOS transistor N3. The detection circuit 120A includes a PMOS transistor P3 and an NMOS transistor N4.

起動回路114及び起動回路114Aは、それぞれバイアス回路12及びバイアス回路12Aへ強制的に起動電流を流して基準電流Iref1=基準電流Iref=0となる状態を防ぎ、基準電流を発生させる機能を有している。   The starter circuit 114 and the starter circuit 114A have a function of preventing a state in which the reference current Iref1 = reference current Iref = 0 is generated by forcibly supplying the starter current to the bias circuit 12 and the bias circuit 12A, respectively, and generating a reference current. ing.

起動回路114及び起動回路114Aでは、回路構成自身に問題があり、各々起動回路114及び起動回路114A自身に電流が流れ続けてしまい、素子バラツキ等によっては、大電流が流れて消費電流を増加させてしまう場合がある。   The starter circuit 114 and the starter circuit 114A have a problem in the circuit configuration itself, and current continues to flow through the starter circuit 114 and the starter circuit 114A, respectively. Depending on element variations, etc., a large current flows and current consumption increases. May end up.

また、それぞれ、バイアス回路12及びバイアス回路12Aに起動電流が流れ続けてしまう場合もある。このような場合、上述と同様に、素子バラツキ等によっては、大電流の起動電流が流れ続けてしまい、バイアス回路12及びバイアス回路12Aが異常動作してしまう。   In some cases, the starting current continues to flow through the bias circuit 12 and the bias circuit 12A, respectively. In such a case, as described above, depending on element variations and the like, a large starting current continues to flow, and the bias circuit 12 and the bias circuit 12A operate abnormally.

これに対して、回路素子サイズのマッチングを図ることが行われているが、完全には、素子バラツキ等を解消することは困難である。   On the other hand, matching of circuit element sizes has been attempted, but it is difficult to completely eliminate element variations and the like.

さらに、近年の低消費電流化の傾向では、バイアス電流も数uA〜数nAオーダーの非常に小さい電流レベルとなってきている。そのため、バイアス回路12及びバイアス回路12Aの動作不発がますます起こり易くなっている。   Furthermore, with the recent trend of lower current consumption, the bias current has become a very small current level on the order of several uA to several nA. Therefore, the operation failure of the bias circuit 12 and the bias circuit 12A is more likely to occur.

以上説明したように、本実施の形態における上記各実施例の各半導体装置(以下、各実施例を総称する場合は各部の符号を省略する)によれば、検知回路でバイアス回路の動作不発を検知した際に、PMOSトランジスタP4のオフ抵抗と、NMOSトランジスタN3のオン抵抗、PMOSトランジスタP5のオン抵抗、及びPMOSトランジスタP6のオフ抵抗との和と、に応じて、供給素子22のPMOSトランジスタP3のゲートの電位を制御する。   As described above, according to each semiconductor device of each of the above-described examples in the present embodiment (hereinafter, the reference numerals of the respective parts are omitted when the examples are collectively referred to), the operation of the bias circuit is prevented from occurring in the detection circuit. When detected, the PMOS transistor P3 of the supply element 22 depends on the off resistance of the PMOS transistor P4, the on resistance of the NMOS transistor N3, the on resistance of the PMOS transistor P5, and the off resistance of the PMOS transistor P6. To control the gate potential.

これにより、起動回路は、バイアス回路が動作不発の際に、PMOSトランジスタP3をオン状態にして、バイアス回路に起動電流を供給することができ、バイアス回路を確実に起動させることができる。   As a result, when the bias circuit does not operate, the starter circuit can turn on the PMOS transistor P3 to supply the starter current to the bias circuit, thereby starting the bias circuit with certainty.

また、バイアス回路が起動を完了し、vp=Vdd−Vtp、及びvn=GND−Vtnの動作安定点に至ると、PMOSトランジスタP4により、ノードvsの電位を引き上げて、起動電流の供給を停止させる。これにより、起動回路は、バイアス回路の起動後に、余分な起動電流が流れるのを抑制することができる。   When the bias circuit completes starting and reaches the stable operating point of vp = Vdd-Vtp and vn = GND-Vtn, the PMOS transistor P4 raises the potential of the node vs to stop the supply of the starting current. . Thereby, the starting circuit can suppress an excessive starting current from flowing after the bias circuit is started.

さらに、起動回路は、動作安定点であるvp=Vdd−Vtp、及びvn=GND−Vtnを検知回路で検知しているため、バイアス回路が完全に起動して安定状態となるまでは、起動電流は停止しない。そのため、バイアス回路の動作不発を抑制することができる。   Furthermore, since the startup circuit detects vp = Vdd−Vtp and vn = GND−Vtn, which are operation stable points, by the detection circuit, until the bias circuit is completely started and becomes stable, the startup current Does not stop. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of malfunction of the bias circuit.

またさらに、上記各実施例では、検知回路には、ノードvsとグランドGNDとの間に複数の素子(NMOSトランジスタN3、PMOSトランジスタP5、及びPMOSトランジスタP6)が設けられている。これにより、ノードvsと電源電圧Vddとの間に設けられたPMOSトランジスタP4の素子抵抗と、ノードvsとグランドGNDとの間の複数の素子の素子抵抗の和との差を大きくすることができるため、安定してバイアス回路を起動させることができる。   Furthermore, in each of the above embodiments, the detection circuit is provided with a plurality of elements (NMOS transistor N3, PMOS transistor P5, and PMOS transistor P6) between the node vs and the ground GND. Thereby, the difference between the element resistance of the PMOS transistor P4 provided between the node vs and the power supply voltage Vdd and the sum of the element resistances of the plurality of elements between the node vs and the ground GND can be increased. Therefore, the bias circuit can be started stably.

従って、上記各実施例の各半導体装置では、特別なプロセス等を用いずとも、自動起動方式において確実にバイアス回路の起動を行うと共に、起動完了後に不要な電流が流れるのを抑制することができる。   Therefore, in each semiconductor device of each of the above embodiments, it is possible to reliably start the bias circuit in the automatic starting method without using a special process or the like, and to suppress unnecessary current from flowing after the starting is completed. .

なお、上記各実施例では、バイアス回路の抵抗R1は、グランドGNDに接続されていたが、電源電圧Vddに接続されるように構成してもよい。このような半導体装置10の一例の回路図を図5に示す。このような半導体装置10Dであっても、上記各実施例と同様に、バイアス回路12を起動させることができる。   In each of the above embodiments, the resistor R1 of the bias circuit is connected to the ground GND, but may be configured to be connected to the power supply voltage Vdd. A circuit diagram of an example of such a semiconductor device 10 is shown in FIG. Even in such a semiconductor device 10D, the bias circuit 12 can be activated as in the above embodiments.

また、その他の上記各実施例で説明した各半導体装置、バイアス回路、起動回路、供給素子、及び検知回路等の構成、及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。   In addition, the configurations and operations of the semiconductor devices, bias circuits, start-up circuits, supply elements, and detection circuits described in the other embodiments are examples, and the situation is within the scope of the present invention. It goes without saying that it can be changed according to the situation.

10、10A、10B、10C、10D 半導体装置
12、12A バイアス回路 (定電流発生回路)
14、14B、14C、14D 起動回路
20、20D 検知回路 (制御部)
22、22D 供給素子
24、24C 遅延回路
10, 10A, 10B, 10C, 10D Semiconductor device 12, 12A Bias circuit (constant current generation circuit)
14, 14B, 14C, 14D Start-up circuit 20, 20D detection circuit (control unit)
22, 22D supply element 24, 24C delay circuit

Claims (8)

制御端子を備え、該制御端子に印加された電圧に応じて定電流発生回路に起動電流を供給する供給素子と、
前記供給素子の制御端子に接続される制御ノードと第1電位部分との間に接続された第1素子、及び前記制御ノードと前記第1電位部分と異なる第2電位部分との間に接続された複数の第2素子を備え、前記供給素子による前記起動電流の供給を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記定電流発生回路が第1の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗が、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも大きく、また、前記定電流発生回路が第2の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗が、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも小さい、
起動回路。
A supply element that includes a control terminal and supplies a starting current to the constant current generation circuit in accordance with a voltage applied to the control terminal;
A first element connected between a control node connected to a control terminal of the supply element and a first potential portion; and a connection between the control node and a second potential portion different from the first potential portion. A plurality of second elements, and a controller that controls the supply of the starting current by the supply element;
With
When the constant current generating circuit is in the first power supply state, the control unit has an element resistance of the first element larger than a sum of element resistances of the plurality of second elements, and the constant current When the generation circuit is in the second power supply state, the element resistance of the first element is smaller than the sum of the element resistances of the plurality of second elements.
Start-up circuit.
前記制御部は、前記第1素子及び前記複数の第2素子が、前記定電流発生回路の所定の検知ノードと接続されており、前記検知ノードの電位に応じて、前記第1の電源状態及び前記第2の電源状態のいずれであるかを検知する、
請求項1に記載の起動回路。
In the control unit, the first element and the plurality of second elements are connected to a predetermined detection node of the constant current generation circuit, and according to a potential of the detection node, the first power supply state and Detecting which of the second power states is
The start-up circuit according to claim 1.
前記供給素子及び前記第1素子は、第1導電型のトランジスタであり、
前記複数の第2素子は、前記制御ノードに近い方から順に、直列に接続された第2導電型のトランジスタ、及び少なくとも1つの前記第1導電型のトランジスタである、
請求項1または請求項2に記載の起動回路。
The supply element and the first element are first conductivity type transistors,
The plurality of second elements are, in order from the closest to the control node, a second conductivity type transistor connected in series and at least one of the first conductivity type transistors.
The start-up circuit according to claim 1 or 2.
前記第1素子が前記第1の電源状態に応じた電位から前記第2の電源状態に応じた電位に至るまでの時間を遅延させる遅延回路を備えた、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の起動回路。
A delay circuit that delays a time from when the first element reaches a potential according to the second power supply state from a potential according to the first power supply state;
The starting circuit according to any one of claims 1 to 3.
前記遅延回路は、カレントミラー回路、及び前記第1素子の制御端子に接続された容量素子を備える、
請求項4に記載の起動回路。
The delay circuit includes a current mirror circuit and a capacitive element connected to a control terminal of the first element.
The start-up circuit according to claim 4.
前記遅延回路は、遅延時間に応じた複数段のカレントミラー回路を備える、
請求項4に記載の起動回路。
The delay circuit includes a plurality of stages of current mirror circuits according to a delay time.
The start-up circuit according to claim 4.
定電流発生回路と、
前記請求項1から前記請求項6のいずれか1項に記載の起動回路と、
を備えた半導体装置。
A constant current generating circuit;
The start-up circuit according to any one of claims 1 to 6, and
A semiconductor device comprising:
制御端子に印加された電圧に応じて定電流発生回路に起動電流を供給する供給素子と、前記供給素子の制御端子に接続される制御ノードと第1電位部分との間に接続された第1素子、及び前記制御ノードと前記第1電位部分と異なる第2電位部分との間に接続された複数の第2素子を備え、前記供給素子による前記起動電流の供給を制御する制御部と、を備えた半導体装置の起動方法であって、
前記定電流発生回路が第1の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗を、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも大きくし、前記供給素子により前記定電流発生回路に前記起動電流を供給する工程と、
前記定電流発生回路が第2の電源状態の場合は、前記第1素子の素子抵抗を、前記複数の第2素子の各素子抵抗の和よりも小さくし、前記供給素子による前記起動電流の供給を停止する工程と、
を備えた半導体装置の起動方法。
A supply element that supplies a starting current to the constant current generation circuit according to a voltage applied to the control terminal, and a first node connected between the control node connected to the control terminal of the supply element and the first potential portion. A control unit that includes an element and a plurality of second elements connected between the control node and a second potential part different from the first potential part, and that controls the supply of the starting current by the supply element; A method for starting a semiconductor device comprising:
When the constant current generation circuit is in the first power supply state, the element resistance of the first element is made larger than the sum of the element resistances of the plurality of second elements, and the constant current generation circuit is generated by the supply element. Supplying the starting current to
When the constant current generation circuit is in the second power supply state, the element resistance of the first element is made smaller than the sum of the element resistances of the plurality of second elements, and the supply of the starting current by the supply element Stopping the process,
For starting a semiconductor device comprising:
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